运动控制系统 课后习题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(-阮毅-陈伯时)课后参考答案第五六七章(仅供参考)
第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。
5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。
由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。
当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。
5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？假设不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。
5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。
运动控制系统 课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V -M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统思考题答案
运动控制系统思考题答案【篇一：运动控制系统思考题课后习题答案完整版(1)】直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低 b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速 c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流pwm变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a pwm变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts 等于其igbt控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流pwm变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流pwm 变换器电路的基本结构。
答：直流pwm 变换器基本结构如图，包括igbt 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流pwm 变换器，通过改变直流pwm 变换器中igbt的控制脉冲占空比，来调节直流pwm 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围d有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
电力拖动自动控制系统运动控制系统(阮毅陈伯时)课后思考题习题答案章完整版
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。
一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。
一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
(Ⅹ)2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
(√)3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
(√)4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
(√)5静差率和机械特性硬度是一回事。
(Ⅹ)6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
(Ⅹ)7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于*速度定Ug的大小。
(√)8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
(Ⅹ)9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
(Ⅹ)10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。
(√)11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
(Ⅹ)与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
(Ⅹ)12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段(√)13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
(Ⅹ)14电压闭环相当于电流变化率闭环。
(√)15闭环系统可以改造控制对象。
(√)16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
(√)18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
(Ⅹ) 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
(√)20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第五六七章
第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大电动机机械特性越软，调速范围越大吗答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。
5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。
由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。
当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。
5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式为什么所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。
5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。
运动控制系统第四版思考题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统阮毅陈伯时课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点答：调压调速,弱磁调速,转子回路串电阻调速,变频调速;特点略;2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构;答：直流 PWM 变换器基本结构如图,包括 IGBT 和续流二极管;三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器,通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比,来调节直流 PWM 变换器输出电压大小,二极管起续流作用;2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么答：脉动直流电压;2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节;其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期1/fc ,而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半1/2mf;因 fc 通常为 kHz 级,而 f 通常为工频50 或 60Hz 为一周内 ,m 整流电压的脉波数,通常也不会超过 20,故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小,从而响应更快,动态性能更好;2=5 在直流脉宽调速系统中, 当电动机停止不动时, 电枢两端是否还有电压电路中是否还有电流为什么答：电枢两端还有电压,因为在直流脉宽调速系统中,电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出;电枢回路中还有电流,因为电枢电压和电枢电阻的存在;2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果答：为电动机提供续流通道;若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压;2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好为什么答：不是;因为若开关频率非常高,当给直流电动机供电时,有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时,就已经开始下降了,从而导致平均电流总小于负载电流,电机无法运转;2-8 泵升电压是怎样产生的对系统有何影响如何抑制答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时,由于二极管整流器的单向导电性,使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网,而只能向滤波电容充电,造成电容两端电压升高; 泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿;应合理选择滤波电容的容量,或采用泵升电压限制电路;2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中,为什么转速随负载增加而降低答：负载增加意味着负载转矩变大,电机减速,并且在减速过程中,反电动势减小,于是电枢电流增大,从而使电磁转矩增加,达到与负载转矩平衡,电机不再减速,保持稳定;故负载增加,稳态时,电机转速会较增加之前降低;2-10 静差率和调速范围有何关系静差率和机械特性硬度是一回事吗举个例子;答：D=nN/△n s/1-s;静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的, 而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的;2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系为什么必须同时提才有意义答：D=nN/△n s/1-s;因为若只考虑减小最小静差率,则在一定静态速降下,允许的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围,则在一定静态速降下,允许的最小转差率又大得不能满足要求;因此必须同时提才有意义;2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点改变给定电压能否改变电动机的转速为什么如果给定电压不变,调节转速反馈系数是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化,系统有无克服这种干扰的能力已验证答：转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节由转速检测装置和电压放大器构成 ,可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性,从而保证在一定静差率下,能够提高调速范围; 改变给定电压能改变电动机转速;因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差,从而改变电力电子变换器的输出电压,即改变电动机的电枢电压,改变了转速; 调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速;因为改变转速反馈系数则改变实际转速反馈电压,而给定电压不变,则电压偏差改变,从而电力电子变换器输出电压改变,即电动机电枢电压改变,转速改变; 若测速发电机励磁发生变化,则反馈电压发生变化,当给定电压一定时,则电压偏差发生变化,从而转速改变;故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力;2-13 为什么用积分控制的调速系统是无静差的在转速单闭环调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压△U=0 时,调节器的输出电压是多少它决定于哪些因素答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出,从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统存在静差的根本原因; 当积分调节器的输入偏差电压为零时,调节器输出电压应为一个恒定的积分终值;它取决于输入偏差量在积分时间内的积累,以及积分调节器的限幅值;2-14 在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响为什么答：仍然受影响;因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零,因此若给点电源发生偏移,或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改变,系统仍会认为是给定或转速发生改变,从而改变转速,以达到电压偏差为零;2-15 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,当下列参数发生变化时系统是否有调节作用为什么已验证 1放大器的放大系数 Kp; 2供电电网电压 Ud; 3电枢电阻 Ra; 4电动机励磁电流 If; 5转速反馈系数α;答： 1有;假设 Kp 减小,则控制电压减小,则电力电子变换器输出减小,则电动机转速下降；而电动机转速下降,则反馈电压减小,则偏差电压增大,则控制电压增大,则转速上升; 2有;不解释; 3有;不解释; 4有;不解释; 5没有;不解释;2-16 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,突减负载后又进入稳定运行状态,此时晶闸管整流装置的输出电压 Ud 较之负载变化前是增加、减少还是不变在无静差调速系统中,突加负载后进入稳态时转速 n 和整流装置的输出电压 Ud 是增加、减少还是不变已验证答： 1Ud 减小;因负载减小,转速上升,反馈电压增加,给定电压一定,偏差电压减小, 控制电压减小,故输出电压减小; 2n 不变,Ud 增加;转速负反馈调速系统转速仅取决于给定电压,故不变；略;一、可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速方法; 答：直流调速系统常以调压调速为主,必要时辅以弱磁调速 ,以扩大调速范围 , 实现额定转速以上调速 ;2-2 直流调压调速主要方案有G-M 调速系统,V-M 调速系统,直流 PWM 调速系统 ;2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的如何抑制电流脉动11-12 答：整流器输出电压大于反电动势时,电感储能,电流上升,整流器输出电压小于反电动势时,电感放能,电流下降;整流器输出电压为脉动电压,时而大于反电动势时而小于,从而导致了电流脉动; 当电感较小或电动机轻载时,电流上升阶段电感储能不够大,从而导致当电流下降时, 电感已放能完毕、电流已衰减至零,而下一个相却尚未触发,于是形成电流断续;2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最大失控时间;14 答：t1 时刻某一对晶闸管被触发导通,触发延迟角为α1,在 t2>t1 时刻,控制电压发生变化,但此时晶闸管已导通,故控制电压的变化对它已不起作用,只有等到下一个自然换向点 t3 时刻到来时,控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2 后导通;t3-t2 即为失控时间,最大失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间;2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题;16 答：整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性; 整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性; 整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性;2-6 简述不可逆 PWM 变换器无制动电流通路与有制动电流通路各个工作状态下的导通器件和电流通路;17-18 2-7 调速时一般以电动机的额定转速作为最高转速;2-8 调速范围和静差率合称调速系统的稳态性能指标 ; 2-8 一个调速系统的调速范围,是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围 ;2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质; 答：在闭环系统中,每增加或减少一点负载,就相应地提高或降低一点电枢电压, 使电动机在新的机械特性下工作;因此闭环系统的静特性本质上就是无数开环机械特性上各取一个相应的工作点连接而成的;2-10 简述比例反馈控制的规律; 答：比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；反馈控制系统的作用是抵抗前向通道的扰动,服从给定；反馈系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 ;2-11 简述积分控制规律答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无静差调速; 2-12 比例调节器和积分调节器有何不同答：比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状 ,而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史2-13 简述比例积分控制规律; 答：比例部分能迅速响应控制作用 ,积分部分则最终消除稳态偏差 ; 2-14 微机控制的调速系统有什么特点答：信号离散化,信息数字化 ; 2-15 旋转编码器分为哪几种各有什么特点答：绝对式编码器：常用语检测转角信号,若需要转速信号,应对转角微分; 增量式编码器：可直接检测转速信号;2-16 数字测速方法有哪些精度指标答：分辨率,测速误差率 ;2-17 采用旋转编码器的数字测速方法有M,T,M/T ;高低全2-18 为什么积分需限幅答：若没有积分限幅,积分项可能很大,将产生较大的退饱和超调;2-19 简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点;答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 KpKsR,导致当 Id=Idcr 时,机械特性急剧下垂；比较电压 Ucom 与给定电压 Un 作用一致 , 相当于把理想空载转速提高到 n0`=KpKsUn+Ucom/Ce1+K;二、公式和特性1. 整流电压平均值： Ud0=m/πUmsinm/πcosα Um/m_ 单相全波 / 三相半波 / 三相全波 _√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6调速系统机械特性方程：n=Ud0-IdR/Ce3.晶闸管整流器最大失控时间：Tsmax=1/mf4.调速范围定义式：D=nmax/nmin5.静差率定义式：s=△n/n6.闭环静特性与开环静特性： ncl=Ud0cl-IdR/Ce=KpKsUn-IdR/Ce1+Knop=Ud0op-IdR/Ce=KpKsUn-IdR/Ce7.调速范围,静差率和额定速降之间的关系式开环和闭环：D_=nN/△n_s/1-s△ncl= △nop/1+K 8.转速反馈控制直流调速系统的 K 定义式及表达式：K=KpKsα/Ce 9.临界开环放大倍数Kcr=TmTl+Ts+Ts^2/TlTs<KTl=L/R | Tm=GD^2R/375CeCm 10.各种数字测速方法其分辨率和测速误差率表达式： nM=60M1/ZTc | QM=60/ZTc | δM=1/M1 | nT=60f0/ZM2 | QT=Zn^2/60f0-Zn | δT=1/M2-1 | nMT=60f0M1/ZM2=nT M1 | QMT=60/ZTc=QM | δMT=｛低速—>δT | 高速—>δM | 11.连续式 PI 算式：ut=Kpet+1/τ∫0_tetdt 12.位置式 PI 算式：uk=Kpek+Tsam/τ∑i=0_kei 13.增量式 PI 算式：△uk=uk-uk-1=Kpek-ek-1+Tsam/τek调速-系统原理图： 2.无制动和有制动直流 PWM 变换器-电动机-电路原理图： 3.转速负反馈直流调速系统-系统原理图： 4.转速负反馈直流调速系统-静态结构图： 5.转速负反馈直流调速系统-动态结构图： 6.带电流截止负反馈的闭环直流调速系统-静态结构图： 1.有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电流波形： 2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统-静特性：第3章三、思考题3-1 在恒流起动过程中,电枢电流能否达到最大值 Idm为什么答：不能;因为恒流升速过程中,电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势,是一个线性渐增的斜坡扰动量,而电流闭环采用的 PI 调节器对斜坡扰动无法消除静差,故 Id 略低于 Idm;3-2 由于机械原因,造成转轴堵死,分析双闭环直流调速系统的工作状态; 未验证答：电动机堵转则转速恒为零,在一定的给定下,偏差电压相当大,从而使 ASR 迅速达到饱和,又电动机转速由于转轴堵死无法提升,故 ACR 无法退饱和,因此系统处于 ASR 饱和状态;3-3 双闭环直流调速系统中,给定电压 Un不变,增加转速负反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变已验证答：转速反馈系数α增加,则转速反馈电压 Un 增加,给定电压 Un,则转速偏差电压减小, 则 ASR 给定电压 Ui减小,则控制电压 Uc 减小,则转速 n 减小；转速 n 减小,则转速反馈电压 Un 减小,直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压 Un 不变,且实际转速 n 减小;3-4 双闭环直流调速系统调试时,遇到下列情况会出现什么现象未通过验证,求姐 1电流反馈极性接反; 2转速极性接反;答： 1由于电流环的正反馈作用,电枢电流将持续上升,转速上升飞快,电动机飞车; 2由于转速环的正反馈作用,ACR 无法退饱和,电动机转速持续恒流上升;3-5 某双闭环调速系统, ASR、均采用 PI 调节器, ACR 调试中怎样才能做到 Uim=6V 时,Idm=20A；如欲使 Un=10V 时,n=1000rpm,应调什么参数答： 1调节电流反馈系数β=； 2调节转速反馈系数α=;3-6 在转速、电流双闭环直流调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数 Kn 行不行= =|||改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数答：通常可以调节给定电压;改变 Kn 和 Ks 都不行,因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服;也可以改变α,但目的通常是为了获得更理想的机械特性; 若要改变堵转电流,应调节电流反馈系数β;3-7 转速电流双闭环直流调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么答：输入偏差电压皆是零;因为系统无静差; 则 ASR 输出电压 Ui=Ui=βId=βIdL；ACR 输出电压Uc=Ud0/Ks=见 P62;3-8 在双闭环系统中,若速度调节器改为比例调节器,或电流调节器改为比例调节器,对系统的稳态性能影响如何答：速度调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为 1/1+Kn ,或电流调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为1/1+Kc ,而对斜坡扰动的静差变得更大;3-9 从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速系统和带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速系统： 1调速系统的静态特性; 2动态限流性能; 3起动的快速性; 4抗负载扰动的性能; 5抗电源电压波动的性能; 答： 3-10 根据 ASR 和 ACR 的作用,回答均为 PIR已验证： 1双闭环系统在稳定运行中,如果电流反馈信号线断开,系统仍能正常工作吗 2双闭环系统在额定负载下稳定运行时,若电动机突然失磁,最终电动机会飞车吗答： 1稳态时转速不变,电流减小; 2不会飞车,而是停转;一、可以作为填空题或简答题的3-1 为了实现电流的实时控制和快速跟随 ,希望电流调节器不要进入饱和状态,因此, 对于静特性来说,只有转速调节器的饱和与不饱和两种情况 ;3-2 当两个调节器都不饱和且稳态时,它们的输入偏差电压分别为0 ;3-3 当 ASR 输出达到限幅值 Uim ,转速外环呈开环状态 ,转速变化对转速环不会产生影响,双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统 ;稳态时,Id=Idm;3-4 电流限幅值 Idm 取决于电动机的容许过载能力和系统要求的最大加速度 ;3-5 简述采用两个 PI 调节器分别形成内外闭环的效果; 答：双闭环直流调速系统的静特性在负载电流小于 Idm 时表现为转速无静差, 此时转速负反馈起主要调节作用;当负载电流达到 Idm 时,对应于转速调节器为饱和输出 Uim,此时电流调节器起主要调节作用,系统表现为电流无静差,起到过电流的自动保护作用;3-6 简述 ASR 的退饱和条件; 答：当 ASR 处于饱和状态时,若实际转速大于给定转速,则反馈电压大于给定电压,使偏差电压小于零,则 ASR 反向积分,从而退饱和,返回线性调节状态; 3-7 简述转速电流负反馈控制电流调速系统起动过程;63 3-8 简述双闭环直流调速系统起动过程的特点; 饱和非线性控制；转速超调；准时间最优控制3-9 双闭环直流调速系统的抗扰性能主要包括抗负载扰动；抗电网电压扰动 ;3-10 简述双闭环直流调速系统中转速调节器的作用; 答：作为主导调节器,在转速动态过程中,使转速快速跟随给定电压变化,稳态时减小转速误差,采用 PIR 可实现无静差; 对负载变化其抗扰作用; 其输出限幅值决定电动机允许最大电流;3-11 简述双闭环直流调速系统中电流调节器的作用; 答：作为内环调节器,在转速调节过程中,使电流紧紧跟随给定电流变化; 对电网电压波动起及时抗扰作用; 在转速动态过程中,保证获得电动机最大允许电流,从而加快动态过程; 当电动机过载或堵转时, 限制电枢电流最大值, 起快速的自动保护作用; 一旦故障消失, 系统立即自动恢复正常;二、公式和特性稳态时： Un=Un=αn=αn0 Ui=Ui=βId=βIdL Uc=Ud0/Ks=Cen+IdR/Ks=CeUn/α+IdR/Ks2.转速反馈系数：α=Unm/nm3.电流反馈系数：β=Uim/Idm 1.转速电流反馈控制直流调速系统-系统原理图： 2.转速电流反馈控制直流调速系统-稳态结构图： 3.转速电流反馈控制直流调速系统-动态结构图： 1.时间最优的理想过渡过程： 2.双闭环直流调速系统静特性：第4章一、可以作为填空题或简答题的4-1 直流 PWM 可逆调速系统中当电动机停止时,电枢电压瞬时值零,是正负脉宽相等的交变脉冲电压 ,故电流也是交变的 ,称为高频微振电流 ,其平均值为 ,不能产生平均转矩 ;4-2 高频微振电流对电机有何影响答：消除电机正反向时的静摩擦死区,起动力润滑作用;同时也增大了电机的损耗;二、公式和特性1.双极式控制可逆 PWM 变换器输出电压平均值：Ud=2ton/T-1Us 1.调速系统四象限运行-示意图：2.桥式可逆 PWM 变换器电路-原理图：3.桥式可逆 PWM 调速系统主电路-原理图：第5章5-1 对于恒转矩负载,为什么调压调速的调速范围不大电机机械特性越软调速范围越大吗答：带恒转矩负载工作时,普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为 0<s<sm,sm 本来就不大,因此调速范围也不大;降压调速时,机械特性变软,但 sm 不变,故调速范围不变;5-2 异步电动机变频调速时,为何要电压协调控制在整个调速范围内,保持电压恒定是否可行为何在基频以下时,采用恒压频比控制,而在基频以上保持电压恒定答：因为定子电压频率变化时,将导致气隙磁通变化,影响电动机工作; 在整个调速范围内,若保持电压恒定,则在基频以上时,气隙磁通将减少,电动机将出力不足；而在基频以下时,气隙磁通将增加,由于磁路饱和,励磁电流将过大,电动机将遭到破坏; 因此保持电压恒定不可行; 在基频以下时,若保持电压不变,则气隙磁通增加,由于磁路饱和,将使励磁电流过大,破坏电动机,故应保持气隙磁通不变,即保持压频比不变,即采用恒压频比控制；而在基频以上时,受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制,电压不能随之升高,故保持电压恒定;5-3 异步电动机变频调速时,基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式为什么所谓恒功率或恒转矩调速方式,是否指输出功率或转矩恒定若不是,那么恒功率和恒转矩调速究竟是指什么答：在基频以下调速,采用恒压频比控制,则磁通保持恒定,又额定电流不变,故允许输出转矩恒定,因此属于恒转矩调速方式; 在基频以下调速,采用恒电压控制,则在基频以上随转速的升高,磁通将减少,又额定电流不变,故允许输出转矩减小,因此允许输出功率基本保持不变,属于恒功率调速方式; 恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定, 而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定;5-4 基频以下调速可以是恒压频比控制,恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 的控制方式,从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点;答：恒压频比控制最容易实现,其机械特性基本上是平行下移,硬度也较好,能满足一般调速要求,低速时需适当提高定子电压,以近似补偿定子阻抗压降; 恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 的控制方式均需要定子电压补偿,控制要复杂一些;恒定子磁通φms 和恒气隙磁通φm 的控制方式虽然改善了低速性能,但机械特性还是非线性的,仍受到临界转矩的限制; 恒转子磁通φmr 控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性,性能最佳;5-5 常用的交流 PWM 有三种控制方式,分别为 SPWM、CFPWM 和 SVPWM,论述它们的基本特征及各自的优缺点; 答：略;5-6 分析 CFPWM 控制中,环宽 h 对电流波动与开关频率的影响; 答：略;5-7 三相异步电动机 Y 联结,能否将中性点与直流侧参考点短接为什么答：不宜;因为当电动机发生故障或不正常运行时其中性点可能会有不平衡电流流过;5-8 当三相异步电动机由正弦对称电压供电,并达到稳态时,可以定义电压相量 U、电流相量 I 等,用于分析三相异步电动机的稳定工作状态, 节定义的空间矢量 us、is 与相量有何区别在正弦稳态时,两者有何联系答：空间矢量位置固定如空间矢量 uAO 固定在 A 相绕组轴线上 ,但大小随时间变化；而相量大小是不变的如有效值相量其大小即为稳态时的有效值 ,但位置随相角变化; 稳态时,空间矢量相当于一种相角固定的瞬时值相量;5=9 采用 SVPWM 控制, 用有效工作电压矢量合成期望的输出电压, 由于期望输出电压矢量是连续可调的,因此,定子磁链矢量轨迹可以是圆,这种说法是否正确为什么答：不正确;尽管期望输出电压矢量是连续的,然而其作用时间是断续的,因此定子磁链矢量只能是断续的;5-10 总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律,若 Us=fω1,Is设置不当,会产生什么影响一般说来,正反馈系统是不稳定的,而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环,系统却能稳定,为什么答：一、可以作为填空题或简答题的5-1 简述矢量控制的基本思想;答：将逆变器和交流电动机视为一体, 以在电机内产生圆形旋转磁场为目标来控制变频器工作;。
运动控制系统第4版课后习题解答完整版陈伯时上海大学
2.4 直流电动机为 PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流 器内阻 Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求 s=20%时，求系统的调速范围。如果 s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
•min/r,求：
3 0NA 5n , ，1主r电0 路0 总0电阻mRi=0n.18Ω,Ce=0.2V
（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 nN 为多少？
（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 SN 多少？
（3）若要满足 D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落 nN 又为多少?
解：(1) nN IN R Ce 305 0.18 0.2 274.5r / min
(2) SN nN n0 274.5 (1000 274.5) 21.5%
(3) n nN S [D(1 s)] 1000 0.05 [20 0.95] 2.63r / min
2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压Uu* 8.8V 、比例调节器
放大系数 KP 2 、晶闸管装置放大系数 KS 15 、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压U d ；
（2）若把反馈线断开，U d 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈
系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压U
解：
nop 1 K ncl 1 15 8 128
如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为：
ncl nop /1 K 128 /1 30 4.13rpm
电力拖动自动控制系统运动控制系统(阮毅陈伯时)课后思考题习题答案章完整版
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统思考题和课后习题答案
运动控制系统思考题和课后习题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？请问：调压变频，强磁变频，转子电路串成电阻变频，变频变频。
特点略。
2-2详述直流pwm变换器电路的基本结构。
答：直流pwm变换器基本结构如图，包括igbt和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流pwm变换器，通过改变直流pwm变换器中igbt的控制脉冲占空比，来调节直流pwm变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3直流pwm变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4为什么直流pwm变换器-电动机系统比v-m系统能赢得更好的动态性能？请问：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看做就是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts等同于其igbt掌控脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数ts通常挑其最小失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不能少于20，故直流pwm变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更大，从而积极响应更慢，动态性能更好。
2=5在直流脉阔变频系统中，当电动机暂停一动时，电枢两端与否除了电压？电路中与否除了电流？为什么？请问：电枢两端除了电压，因为在直流脉阔变频系统中，电动机电枢两端电压仅依赖于直流pwm变换器的输入。
电枢电路中除了电流，因为电枢电压和电枢电阻的存有。
2-6直流pwm变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7直流pwm变换器的控制器频率与否越高越不好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》课后习题答案
第一章闭环控制的直流调速系统1－1为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。
（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的。
答：在制动状态中，为负值，i VT就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降d 2速的时候。
这时，先减小控制电压，使U g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤ t＜Ｔ时，U g2 变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3 流通，产生能耗制动作用。
在T t≤＜Ｔ+ t时，VT关断，−i d沿回路4 经VD续流，向on 2 1电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。
在制动状态中，VT2和VT1轮流导通，而VT始终是关断的。
1在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
１－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即D= nmax其中，n和n一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负n min max min载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
电力拖动自动控制系统运动控制课后习题答案,基本全
电力拖动自动控制系统运动控制(四版)课后习题答案,基本全(总23页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--习题解答（供参考） 习题二系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm 。
某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-=min 0min 15015135N n n n =-∆=-=max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =∆==直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。
相控整流器内阻Rrec=Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)115N n I R rpm ∆==⨯+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答案
电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答
案
一、单选题
1.答案：A
2.答案：B
3.答案：D
4.答案：A
5.答案：B
6.答案：C
7.答案：D
8.答案：B
9.答案：A
10.答案：C
二、多选题
1.答案：ABD
2.答案：ACD
3.答案：AD
4.答案：ABC
5.答案：ABCD
三、判断题
1.答案：正确
2.答案：错误
3.答案：正确
4.答案：错误
5.答案：错误
四、简述题
1.答案：
运动控制系统是指一种能够对运动进行控制和调节的系统。
它主要由控制单元、执行机构和传感器三部分组成。
其中，控制单元可用PLC或电脑实现，执行机构可以是电动机、液压机、气动机等，传感器则负责感知物体的位置、速度等信息，并将这些信息反馈给控制单元。
2.答案：
电力拖动自动控制系统主要由电动机、变频器、PLC等组成。
其中，电动机作
为执行机构，通过变频器调节电机的转速和转矩；PLC则作为控制单元，利用编程
对电机进行精确的控制和调节，以实现系统所要求的功能。
五、计算题
1.答案：500转/分
2.答案：1000N
3.答案：50N·m
4.答案：12.5次/min
5.答案：750W
以上为本次课后练习题的答案，希望大家认真做好每一道题，提升自身的运动控制能力。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后参考答案第三四章(仅供参考)
第三章作业思考题3-1 在恒流起动过程中，电枢电流能否达到最大值 I dm ？为什么？答：不能达到最大值，因为在恒流升速阶段，电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势，它正是一个线性渐增的斜坡扰动量，所以系统做不到无静差，而是I d 略低于I dm 。
3-2 由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。
答：转轴堵死，则n=0，U n =α×n =0，∆U n =U n ∗−U n =U n ∗比较大,导致U i ∗=∆U n ×K ASE 比较大，U C =（U i ∗−U i ）×K ACR 也比较大，然后输出电压U d0=U C ×K S 较大，最终可能导致电机烧坏。
3-3 双闭环直流调速系统中，给定电压 Un*不变，增加转速负反馈系数 α，系统稳定后转速反馈电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变？答：反馈系数增加使得U n =α×n 增大，∆U n =U n ∗−U n 减小，U i ∗=∆U n ×K ASE 减小，U C =(U i ∗−U i )×K ACR 减小，输出电压U d0=U C ×K S 减小，转速n 减小，然后U n =α×n 会有所减小，但是由于α增大了，总体U n 还是增大的。
3-4 双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象？ （1） 电流反馈极性接反。
（2）转速极性接反。
答：（1）转速一直上升，ASR 不会饱和，转速调节有静差。
（2）转速上升时，电流不能维持恒值，有静差。
3-5 某双闭环调速系统，ASR 、 均采用 PI 调节器，ACR 调试中怎样才能做到 Uim*=6V 时，Idm=20A ；如欲使 Un*=10V 时，n=1000rpm ，应调什么参数？答：前者应调节β=U im ∗Idm=0.3，后者应调节α=U n∗n=0.01。
运动控制第二章课后习题答案
课后思考题2.1转速单环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。
为此，所需付出的代价是需增设电压放大器以及检测与反馈装置。
2）能。
因为)1()1(*k C RI k C U k k n e de ns p +-+=，由公式可以看出，当其它量均不变化时，n 随着*n U 的变化而变化3）能。
因为转速和反馈电压比有关。
4）不，因为反馈控制系统只对反馈环所包围的前向通道上的扰动起抑制作用 ，而测速机励磁不是。
2.2为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压0=∆U 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?答： 使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压n U 与给定电压*n U 相等，即使n U ∆为零C U 一样有输出，不再需要n U ∆来维持C U ，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。
当0=∆n U 时调节器的输出为电压C U ，是对之前时刻的输入偏差的积累。
它取决于n U ∆的过去变化，当n U ∆为正C U 增加，当n U ∆为负C U 下降，当n U ∆为零时C U 不变。
2.3在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响?试说明理由;答： 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度同样受给定电源和测速发电机精度的影响。
无静差转速单闭环调速系统只是消除了误差，使输出的转速基本稳定于给定的转速。
但是，这种系统依然属于反馈控制系统，只能抑制被反馈环包围的前向通道上的扰动，对于其他环节上的精度影响无可奈何。
2.4在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时，系统是否有调节作用，为什么？（１）放大器的放大倍数Ｋｐ （２）供电电网电压 （３）电枢电阻Ｒａ（４）电动机励磁电流 （５）电压反馈系数a答：3）电枢电阻，４）电动机励磁电流，（５）电压反馈系数a 无调节作用。
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运动控制系统 课后习题答案2、2 系统得调速范围就是1000~100,要求静差率s=2%,那么系统允许得静差转速降就是多少？ 解:系统允许得静态速降为2、3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为,最低转速特性为 ,带额定负载时得速度降落,且在不同转速下额定速降 不变,试问系统能够达到得调速范围有多大？系统允许得静差率就是多少？ 解:1)调速范围 (均指额定负载情况下)2) 静差率2、4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A,n N =1430r/min,Ra=0、023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0、022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时,求系统得调速范围。
如果s=30%时,则系统得调速范围又为多少？？ 解:()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=2、5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机,主电路总电阻R=0、18Ω,Ce=0、2V •min/r,求:(1)当电流连续时,在额定负载下得转速降落为多少？ (2)开环系统机械特性连续段在额定转速时得静差率多少？ (3)若要满足D=20,s ≤5%得要求,额定负载下得转速降落又为多少? 解:(1) (2)(3)2、6 有一晶闸管稳压电源,其稳态结构图如图所示,已知给定电压、比例调节器放大系数、晶闸管装置放大系数、反馈系数γ=0、7。
求:(1)输出电压;(2)若把反馈线断开,为何值？开环时得输出电压就是闭环就是得多少倍？(3)若把反馈系数减至γ=0、35,当保持同样得输出电压时,给定电压 应为多少？ 解:(1)*(1)2158.8(12150.7)12dp s u p s U K K U K K V γ=+=⨯⨯+⨯⨯=(2) ,开环输出电压就是闭环得22倍 (3)*(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K Vγ=+=⨯+⨯⨯⨯=2、7 某闭环调速系统得调速范围就是1500r/min~150r/min,要求系统得静差率,那么系统允许得静态速降就是多少？如果开环系统得静态速降就是100r/min,则闭环系统得开环放大倍数应有多大？ 解: 1)2)2、8 某闭环调速系统得开环放大倍数为15时,额定负载下电动机得速降为8 r/min,如果将开环放大倍数提高到30,它得速降为多少？在同样静差率要求下,调速范围可以扩大多少倍？ 解:如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为:在同样静差率要求下,D 可以扩大倍2、9 有一V-M 调速系统:电动机参数P N =2、2kW, U N =220V , I N =12、5A, n N =1500 r/min,电枢电阻R a =1、5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0、8Ω,整流装置内阻R rec =1、0Ω,触发整流环节得放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%。
(1)计算开环系统得静态速降Δn op 与调速要求所允许得闭环静态速降Δn cl 。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统得原理图与静态结构图。
(3)调整该系统参数,使当U n *=15V 时,I d =I N ,n=n N ,则转速负反馈系数 α应该就是多少？ (4)计算放大器所需得放大倍数。
解:(1)所以, (2)(3)(4)()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α可以求得,也可以用粗略算法: , ,2、10 在题2、9得转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求堵转电流,临界截止电流,应该选用多大得比较电压与电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻得1/3 ,如果做不到,需要增加电流反馈放大器,试画出系统得原理图与静态结构图,并计算电流反馈放大系数。
这时电流反馈采样电阻与比较电压各为多少？ 解:(1) ,()()Ω=⇒+=⇒+≈5.1/1525/*s s com s com n dbl R R U R U U I ,(2)由于需要得检测电阻值大,说明要求得电流信号值也大。
要同时满足检测电阻小与电流信号大得要求,则必须采用放大器,对电流信号进行放大。
为此, 取,则(3) 当时,有()[]()()[]()[]()()()[]()()()[]K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/**当n=0时,2、11在题2、9得系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分得飞轮惯量,整流装置采用三相零式电路,试判断按题2-9要求设计得转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行,允许得最大开环放大系数就是多少？解: ,,,()()222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ⎡⎤⎡⎤<++=⨯++⎣⎦⎣⎦⎡⎤=+=⎣⎦（）可见与前面得K>35、955相矛盾,故系统不稳定。
要使系统能够稳定运行,K 最大为30、52。
2、12 有一个晶闸-电动机调速系统,已知:电动机:,,,r/min,=1、5Ω,整流装置内阻=1Ω, 电枢回路电抗器电阻=0、8Ω, 触发整流环节得放大倍数。
(1)系统开环工作时,试计算调速范围时得静差率值。
(2)当,时,计算系统允许得稳态速降。
(3)如组成转速负反馈有静差调速系统,要求,,在时,,计算转速负反馈系数与放大器放大系数。
解:(1)(2)(3)2、13旋转编码器光栅数1024,倍频系数4,高频时钟脉冲频率,旋转编码器输出得脉冲个数与高频时钟脉冲个数均采用16位计数器,M 法测速时间为0、01s,求转速与时得测速分辨率与误差率最大值。
解:(1)M 法:分辨率 最大误差率: 时, 时, 时, 时,可见M 法适合高速。
(2)T 法: 分辨率:时,min /17115004102510160150041024606202r Zn f Zn Q =⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=时,min /55.1150410241016015041024606202r Zn f Zn Q =⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=最大误差率:,, 当时, 当时, 时, 时,可见T 法适合低速习题三3、1双闭环调速系统得ASR 与ACR 均为PI 调节器,设系统最大给定电压=15V,=1500r/min,=20A,电流过载倍数为2,电枢回路总电阻=2Ω,=20,=0、127V ·min/r,求:(1)当系统稳定运行在=5V,=10A 时,系统得、、、与各为多少？(2)当电动机负载过大而堵转时,与各为多少？ 解:(1)(2)堵转时,,3、2 在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器ASR,ACR 均采用PI 调节器。
已知参数:电动机:=3、7kW, =220V, =20A, =1000 r/min ,电枢回路总电阻=1、5Ω,设 =8V,电枢回路最大电流=40A,电力电子变换器得放大系数=40。
试求:(1)电流反馈系数与转速反馈系数。
(2)当电动机在最高转速发生堵转时得值。
解:1) 2) 这时:,ASR 处于饱与,输出最大电流给定值。
3、3 在转速、电流双闭环调速系统中,调节器ASR,ACR 均采用PI 调节器。
当ASR 输出达到 =8V 时,主电路电流达到最大电流80A 。
当负载电流由40A 增加到70A 时,试问:(1)应如何变化？(2)应如何变化？(3)值由哪些条件决定？ 解: 1)因此当电流从40A70A 时, 应从4V7V 变化。
2) 要有所增加。
3) 取决于电机速度与负载大小。
因为3、5 某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。
已知时间常数T=0、1s, 要求阶跃响应超调量≤10％。
（1） 系统得开环增益。
（2） 计算过渡过程时间 与上升时间 ;（3） 绘出开环对数幅频特性。
如果要求上升时间 <0、25s, 则K=?,％=? 解:取(1) 系统开环增益: (2) 上升时间 过度过程时间:(3)如要求,查表3-1则应取 , 这时,超调量=16、3%。
3、6有一个系统,其控制对象得传递函数为,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量％≤5％(按线性系统考虑)。
试对系统进行动态校正,决定调节器结构,并选择其参数。
解:按典型I 型系统设计,选。
选I 调节器,校正后系统得开环传递函数为,已选KT ＝0、5, 则K ＝0、5/T=50, 所以,积分调节器:。
3、7有一个闭环系统,其控制对象得传递函数为,要求校正为典型Ⅱ型系统,在阶跃输入下系统超调量％≤30％(按线性系统考虑)。
试决定调节器结构,并选择其参数。
解:应选择PI 调节器,1(1)(1)(),()(1)PI PI PI K s K s K W s W s s s s Ts ττττ++==+校正后系统的开环传递函数 ,对照典型Ⅱ型系统, ,满足设计要求。
这样,12222181175.78,/175.78*0.16/10 2.8122*8*0.02PI h K K K K h T τ++======3、8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电得转速、电流双闭环调速系统中,已知电动机得额定数据为:kW , V , A , r/min , 电动势系数=0、196 V·min/r , 主回路总电阻=0、18Ω,触发整流环节得放大倍数=35。
电磁时间常数=0、012s,机电时间常数=0、12s,电流反馈滤波时间常数=0、0025s,转速反馈滤波时间常数=0、015s 。
额定转速时得给定电压(U n *)N =10V,调节器ASR,ACR 饱与输出电压U im *=8V,U cm =6、5V 。
系统得静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量≤5% ,空载起动到额定转速时得转速超调量≤10%。
试求:(1)确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在以内)与转速反馈系数α。
(2)试设计电流调节器ACR,计算其参数R i, 、C i 、C Oi 。
画出其电路图,调节器输入回路电阻R 0=40。
(3)设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C On 。
(R 0=40k Ω) (4)计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时得转速超调量σn 。